Synthèse par méthode sol-gel d’une électrode solide de structure ruddlesden-popper pour pile à combustible.

Abstract

Dans ce travail de mémoire, nous avons mis le point sur les différentes étapes de synthèse par voie sol-gel des composés d’électrode pour pile à combustible de structure Ruddlesden-Popper. Deux séries d’oxydes La2Cu1-xFexO4+δ (LCF)et La2Cu1-xNixO4+δ (LCN) dopés par différentes teneurs de Fe2O3 et NiO (x = 0, 0,1, 0,2 et 0,3) sont élaborées. L’effet de la substitution par Fe3+ et Ni2+ dans le site Cu2+ sur les propriétés de ces matériaux de cathode a été étudié. Les résultats de DRX ont montré la présence de quelques phases secondaire CuO et Fe2O3 avec des proportions minoritaire dans le composé La2Cu1-xFexO4+δ. La fraction volumique la plus élevée de la phase LCF, parmi les échantillons dopés, est atteint une valeur de 97,87% pour x = 0,1. Cependant, aucune phase secondaire n’a été détectée dans le composé La2Cu1-xNixO4+δ, d’où la fraction volumique de la phase principale LCN est estimée au environ de 100% dans tous les échantillons. Contrairement au dopage par le nickel, le dopage par le fer a fait diminuer la fraction volumique de la phase principale. L’affinement des paramétrés de maille dans le système orthorhombique de groupe d’espace Fmmm par l’utilisation du Logiciel Jana 2006 a attesté sur l’augmentation des paramètres de maille a, b et V. Ce comportement est peut être due à l’effet de taille entre l’élément Cu2+ (0,73 Å) substitué par Fe2+ (0,78 Å) qui est lui-même le résultat d’un changement dans la valence de l’élément dopant Fe2O3, de Fe3+ (0,64 Å) au Fe2+. Cependant, le dopage par le nickel au site du cuivre, dans la série La2Cu1-xNixO4+δ, a fait diminué le paramètre c. Cette diminution considérable est peut être due à la différence entre le rayon ionique de Ni2+ (0,69Å) et celui de Cu2+ (0,73Å). Les spectres infrarouges des deux composés d’oxydes La2Cu1-xFexO4+δ et La2Cu1-xNixO4+δ (0≤ x≤0,3) ont atteste sur la présence des liaisons La-O, Cu-O, Fe-O et Ni-O ce qui confirme la formation de la structure Ruddlesden-popper. .